DE102007003621A1

DE102007003621A1 - Schaltbarer Stabilisator

Info

Publication number: DE102007003621A1
Application number: DE102007003621A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr.-Ing. Carlitz; Jost Dipl.-Ing. Patt; Daniel Kubatz
Original assignee: Muhr und Bender KG
Current assignee: Muhr und Bender KG
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-07-24

Abstract

Verfahren zum Verstellen der Aufbaufederrate eines Kraftfahrzeuges, an dem zumindest eine Fahrzeugachse mit einem Stabilisator versehen ist, der einen quer zur Fahrzeuglängsachse liegenden als Torsionsfeder ausgebildeten Stabilisatorrücken und an beiden Enden von diesem abstehende Stabilisatorschenkel zur Krafteinleitung umfaßt, wobei der Stabilisatorrücken in zwei Schulterlagern drehbar im Fahrzeugaufbau gehalten ist, wobei wahlweise zumindest eine auf die Drehbarkeit des Stabilisatorrückens gegenüber dem Fahrzeugaufbau einwirkende Torsionsfeder zugeschaltet oder entkoppelt wird.

Description

Stabilisatoren sind im Kraftfahrzeugbau verwendete Torsionsfederstäbe, die der Stabilisierung gegen Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus um die Fahrzeuglängsachse bei Kurvenfahrt dienen. Solche Stabilisatoren liegen im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsachse und erstrecken sich gewöhnlich über die gesamte Breite des Fahrzeuges. Sie sind jeweils im Bereich der Vorderachse und im Bereich der Hinterachse montiert.
Stabilisatoren stellen vereinfacht U-förmig gebogene Stäbe dar. Der sogenannte Stabilisatorrücken liegt in Fahrzeugquerrichtung, während die beiden sogenannten Stabilisatorschenkel von dessen Enden weggebogen sind und mehr oder weniger in Fahrzeuglängsrichtung liegen. Die Stabilisatorschenkel können deutlich verkröpft sein. Die Enden der Stabilisatorschenkel werden über sogenannte Pendelstützen, die an ihren Enden Universalgelenke haben, mit der jeweiligen Fahrzeugachse verbunden, während der Stabilisatorrücken über zwei nahe seinen Enden angeordnete sogenannte Schulterlager verdrehbar im Fahrzeugaufbau gehalten ist.
Bei einer Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus, d. h. einer gegensinnigen Einfederbewegung der beiden Räder einer Fahrzeugachse, wird der Stabilisator insbesondere im Bereich des Stabilisatorrückens tordiert und liefert damit ein Rückstellmoment um die Wankachse, das die Aufbauneigung reduziert. Bei einer reinen Hubbewegung des Fahrzeugaufbaus wird der Stabilisatorrücken nicht tordiert, sondern der Stabilisator dreht sich insgesamt in den Schulterlagern und bleibt daher ohne Wirkung.
Aus der EP 1 609 633 A1 ist eine Stabilisatoranordnung bekannt, bei der im Verlauf des Stabilisatorrückens eine Kurbelkröpfung ausgeführt ist. An diese Kurbelkröpfung greift eine Stellvorrichtung, insbesondere in Form eines Stellzylinders an, mit dem der Stabilisatorrücken verdreht und damit das Fahrzeugniveau verändert werden kann.
Aus der EP 1 609 634 A1 ist eine Stabilisatoranordnung bekannt, bei der die an den Stabilisatorschenkeln angreifenden Pendelstützen als Stellvorrichtungen, insbesondere in Form von Stellzylindern ausgebildet sind, mittels derer der Stabilisator verdreht und damit das Fahrzeugniveau verändert werden kann.
Eine ähnliche Stabilisatoranordnung wie zuvor beschrieben ist aus der US 5 362 094 bekannt. Schließlich ist eine weitere Stabilisatoranordnung dieser Art aus der US 6 354 607 B1 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zum Schalten einer Stabilisatoranordnung bereitzustellen, mittels dessen die Aufbaufederrate eines Kraftfahrzeuges mit einfachen Mitteln sprunghaft veränderbar ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Stabilisatoranordnung vorzuschlagen, mit der eine sprungartige Änderung der Fahrzeugaufbaufederrate mit einfachen Mitteln darstellbar ist.
Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren zum Verstellen der Aufbaufederrate eines Kraftfahrzeuges, an dem zumindest eine Fahrzeugachse mit einem Stabilisator versehen ist, der einen quer zur Fahrzeuglängsachse liegenden als Torsionsfeder ausgebildeten Stabilisatorrücken und an beiden Enden von diesem abstehende Stabilisatorschenkel zur Krafteinleitung umfaßt, wobei der Stabilisatorrücken in zwei Schulterlagern drehbar im Fahrzeugaufbau gehalten ist, wobei wahlweise zumindest eine auf die Drehbarkeit des Stabilisatorrückens gegenüber dem Fahrzeugaufbau einwirkende Torsionsfeder, insbesondere aus gummielastischem Material, zugeschaltet oder entkoppelt wird. Dies verringert den Abfall der Aufbaueigenfrequenz im Belastungsfall oder führt zu einer Erhöhung der Aufbaueigenfrequenz im Sinne einer sportlichen Fahrwerksabstimmung.
In weiterführender Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die zugeschaltete zumindest eine Torsionsfeder, insbesondere aus gummielastischem Material, wahlweise stufenlos oder in Stufen durch Verdrehen vorgespannt wird. Durch diese Verfahrensergänzung kann das Fahrzeugniveau in einfacher Weise geändert werden, insbesondere zum Ausgleich von verschiedenen Beladungszuständen an der Fahrzeughinterachse oder zur Absenkung des Fahrzeugschwerpunkts.
Die Lösung besteht weiterhin in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstellen der Aufbaufederrate eines Kraftfahrzeuges, an dem zumindest eine Fahrzeugachse mit einem Stabilisator versehen ist, der einen quer zur Fahrzeuglängsachse liegenden, als Torsionsfeder ausgebildeten Stabilisatorrücken und an beiden Enden von diesem abstehende Stabilisatorschenkel zur Krafteinleitung umfaßt, wobei der Stabilisatorrücken in zwei Schulterlagern drehbar im Fahrzeugaufbau gehalten ist, wobei am Stabilisatorrücken zumindest eine konzentrisch angeordnete Torsionsfeder, insbesondere aus gummielastischem Material, befestigt ist, die wahlweise mit dem Fahrzeugaufbau verbindbar oder von diesem entkoppelbar ist.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß die zumindest eine Torsionsfeder eine gummielastische Hülse ist, die drehfest auf dem Stabilisatorrücken aufsitzt und in einer äußeren Halterung sitzt, die schaltbar mit einer mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Aufnahme zu verbinden oder von dieser zu entkoppeln ist.
Eine einfache konstruktive Ausführung besteht darin, daß die Halterung aus zwei die Hülse einfassenden Backen besteht, in denen die Hülse drehfest gehalten ist.
Nach verschiedenen konstruktiven Ausgestaltungen kann vorgesehen werden, daß die Hülse stoffschlüssig oder kraftschlüssig auf dem Stabilisatorrücken aufsitzt, daß die Halterung die Hülse kraftschlüssig oder stoffschlüssig umfaßt oder daß die Halterung die Hülse formschlüssig umfaßt.
Zur Herbeiführung der verschiedenen Schaltzustände kann vorgesehen sein, daß ein insbesondere quer zum Stabilisatorrücken verschiebbares Koppelteil Formschluß zwischen der Halterung und einer fahrzeugfest angeordneten Aufnahme herstellt oder daß ein insbesondere quer zum Stabilisatorrücken verschiebbares Koppelteil Kraftschluß zwischen der Halterung und einer fahrzeugfest angeordneten Aufnahme herstellt.
Zur ergänzenden Darstellung einer Veränderung des Fahrzeugniveaus kann ergänzend vorgesehen sein, daß das Koppelteil in der Koppelstellung gegenüber der Aufnahme verdrehbar angeordnet ist. Die nachstehend im einzelnen nicht beschriebenen Stelleinrichtungen zur Verschiebung des Koppelelements bzw. zur Verdrehung des Koppelelementes können elektrisch pneumatisch oder hydraulisch ausgeführt sein.
Anstelle einer Torsionsfederanordnung in mittiger Position können auch mehrere über die Länge des Stabilisatorrückens verteilte Torsionsfedern verwendet werden, die auch unterschiedlich geschaltet werden können.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in entkoppelter Stellung in einer ersten Ausführung in perspektivischer Darstellung;
2 zeigt die Stabilisatoranordnung nach 1 in gekoppelter Stellung in perspektivischer Darstellung;
3 zeigt eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in gekoppelter Stellung in einer zweiten Ausführung in perspektivischer Darstellung;
4 zeigt eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in gekoppelter Stellung in einer dritten Ausführung in perspektivischer Darstellung.
In 1 ist ein Stabilisator 11 erkennbar, der einen als Torsionsfeder ausgebildeten gerade verlaufenden Stabilisatorrücken 12 sowie zwei von diesem weggebogene, jeweils mehrfach gekröpfte Stabilisatorschenkel 13, 14 umfaßt. Der Stabilisatorrükken 12 ist in zwei sogenannten Schulterlagerungen gehalten, von denen ein vorderes Schulterlager 15 in vereinfachter Darstellung als Schelle gezeigt ist, die am Fahrzeugaufbau fest angeschlagen wird. Auf diese Weise ist der Stabilisatorrücken 12 frei drehbar im Fahrzeugaufbau gehalten.
An den Enden der Stabilisatorschenkel 13, 14 können Pendelstreben angeschlagen werden, die jeweils der Einfederbewegung eines Rades einer mit dem Stabilisator ausgestatteten Fahrzeugachse folgen. Eine Einfederbewegung eines einzelnen Fahrzeugrades bewirkt eine Tordierung des Stabilisatorrückens 12, so daß der Einfederbewegung entgegenstehende Federkräfte aufgebaut werden.
Am Stabilisatorrücken 12 ist mittig eine Anordnung 31 zur Zuschaltung einer Torsionsfeder erkennbar, die zwischen dem Stabilisatorrücken 12 und dem Fahrzeugaufbau koppelbar eingesetzt ist. Diese Torsionsfeder besteht im einzelnen aus einer gummielastischen Hülse 17, die stoffschlüssig, d. h. insbesondere anvulkanisiert, oder kraftschlüssig, d. h. radial verspannt, auf dem Stabilisatorrücken 12 aufsitzt. Die gummielastische Hülse 17 sitzt außen in einer Halterung 18, die ebenfalls wieder mit der Hülse 17 stoffschlüssig, kraftschlüssig, oder formschlüssig verbunden sein kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Halterung 18 aus zwei Backen 20, 21 mit einer Innensechskantausnehmung 19 zum formschlüssigen Aufnehmen der Hülse 17.
Die Halterung 18 insgesamt ist in der hier gezeigten entkoppelten Stellung zusammen mit dem Stabilisatorrücken 12 frei verdrehbar im Fahrzeugaufbau abgeordnet.
Im Abstand von der Halterung 18 ist ein quer zum Stabilisatorrücken 12 verschiebbares U-förmiges Koppelelement 22 erkennbar, das in einer Aufnahme 23 querverschiebbar zum Stabilisatorrücken geführt ist, die fest mit dem Fahrzeugaufbau zu verbinden ist. Das Koppelelement 22 ist in der Aufnahme 23 unverdrehbar gehalten. Die Mittel zur Querverschiebung des Koppelelements sind nicht im einzelnen dargestellt, sondern nur durch einen Doppelpfeil angedeutet.
In 2 sind gleiche Einzelheiten, wie in 1 mit gleichen Bezugsziffern belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.
In der hier gezeigten gekoppelten Stellung, bei der die Torsionsfeder zugeschaltet ist, ist das Koppelelement 22 quer zum Stabilisatorrücken 12 verschoben und umfaßt die Halterung 18 im wesentlichen spielfrei, während es selber unverdrehbar in der Aufnahme 23 gehalten ist. Die Mittel zur Querverschiebung des Koppelelements sind hier nicht im einzelnen dargestellt, sondern nur durch einen Doppelpfeil angedeutet. Die Halterung 18 und damit die Hülse 17 ist somit drehfest an den Fahrzeugaufbau gekoppelt, so daß jegliche Verdrehung des Stabilisatorrückens 12 gegenüber dem Fahrzeugaufbau, sei es im Wege einer Tordierung des Stabilisatorrückens oder im Wege einer Verdrehung des Stabilisatorrückens als ganzes, zu einer Tordierung der gummielastischen Hülse 17 führt, so daß die Federrate des Fahrzeugaufbaus gegenüber der entkoppelten Stellung sprunghaft verändert ist.
In 3 sind gleiche Einzelheiten wie in den 1 und 2 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Auf die vorangehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Es ist die vorbeschriebene gekoppelte Stellung der Anordnung gemäß der 2 eingenommen. Abweichend von den 1 und 2 ist hierbei die elastische Hülse 17 außenzylindrisch, so daß die Backen 20, 21 die Hülse hier nicht formschlüssig, sondern stoffschlüssig oder kraftschlüssig verdrehfest gegenüber dem Koppelelement 22 und damit gegenüber dem Fahrzeugaufbau halten. Auch hier sind die Mittel zur Querverschiebung des Koppelelements nur durch einen Doppelpfeil angedeutet.
In 4 sind gleiche Einzelheiten wie in den 1 und 2 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Auf die vorangehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Es ist die gekoppelte Stellung der Anordnung gemäß der 2 dargestellt. Die elastische Hülse 17 ist auch hier wie in 2 als Außensechskant dargestellt, der in eine Innensechskantausnehmung 19 in den Backen 20, 21 formschlüssig eingreift. Abweichend von den vorgenannten Figuren ist jedoch hier das Koppelelement 22' außen mit teilzylindrischen Flächen 25, 26 ausgebildet, so daß es in der Aufnahme 23 nicht nur quer verschiebbar, sondern in gekoppelter Stellung auch um verdrehbar und in verdrehter Stellung festsetzbar ist. Die Mittel für die Querverschiebung sind ebensowenig dargestellt wie die Mittel zur Verdrehung und Fixierung des Koppelelements 22', sondern nur durch einen Doppelpfeil bzw. einen Drehpfeil angedeutet. Mit einer Verdrehung wird der gummielastischen Hülse 17 eine Vorspannung aufgezwungen, so daß sich das Fahrzeugniveau in Stufen oder stufenlos verändern läßt.

11: Stabilisator
12: Stabilisatorrücken
13: Stabilisatorschenkel
14: Stabilisatorschenkel
15: Schulterlager
17: Hülse, gummielastisch
18: Halterung
19: Innensechskant
20: Backe
21: Backe
22: Koppelelement
23: Aufnahme
25: Zylinderabschnitt
26: Zylinderabschnitt
31: Anordnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1609633 A1 [0004]
- EP 1609634 A1 [0005]
- US 5362094 [0006]
- US 6354607 B1 [0006]

Claims

Verfahren zum Verstellen der Aufbaufederrate eines Kraftfahrzeuges, an dem zumindest eine Fahrzeugachse mit einem Stabilisator (11) versehen ist, der einen quer zur Fahrzeuglängsachse liegenden als Torsionsfeder ausgebildeten Stabilisatorrücken (12) und an beiden Enden von diesem abstehende Stabilisatorschenkel (13, 14) zur Krafteinleitung umfaßt, wobei der Stabilisatorrücken (12) in zwei Schulterlagern (15, -) drehbar im Fahrzeugaufbau gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise zumindest eine auf die Drehbarkeit des Stabilisatorrückens (12) gegenüber dem Fahrzeugaufbau einwirkende Torsionsfeder zugeschaltet oder entkoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeschaltete zumindest eine Torsionsfeder wahlweise stufenlos oder in Stufen durch Verdrehen vorgespannt wird.
Vorrichtung zum Verstellen der Aufbaufederrate eines Kraftfahrzeuges, an dem zumindest eine Fahrzeugachse mit einem Stabilisator (11) versehen ist, der einen quer zur Fahrzeuglängsachse liegenden, als Torsionsfeder ausgebildeten Stabilisatorrücken (12) und an beiden Enden von diesem abstehende Sta bilisatorschenkel (13, 14) zur Krafteinleitung umfaßt, wobei der Stabilisatorrükken (12) in zwei Schulterlagern (15, -) drehbar im Fahrzeugaufbau gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Stabilisatorrücken (12) zumindest eine konzentrisch angeordnete Torsionsfeder befestigt ist, die wahlweise mit dem Fahrzeugaufbau verbindbar oder von diesem entkoppelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Torsionsfeder eine gummielastische Hülse (17) ist, die drehfest auf dem Stabilisatorrücken (12) aufsitzt und in einer äußeren Halterung (18) sitzt, die schaltbar mit einer mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Aufnahme (23) zu verbinden oder von dieser zu entkoppeln ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (18) aus zwei die Hülse (17) einfassenden Backen (20, 21) besteht, in denen die Hülse (17) drehfest gehalten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) stoffschlüssig oder kraftschlüssig auf dem Stabilisatorrükken (12) aufsitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (18) die Hülse (17) stoffschlüssig oder kraftschlüssig umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (18) die Hülse (17) formschlüssig umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein insbesondere quer zum Stabilisatorrücken (12) verschiebbares Koppelteil (22) Formschluß zwischen der Halterung (18) und einer fahrzeugfest angeordneten Aufnahme (23) herstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein insbesondere quer zum Stabilisatorrücken (12) verschiebbares Koppelteil (22') Kraftschluß zwischen der Halterung (18) und einer fahrzeugfest angeordneten Aufnahme (23) herstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelteil (22') in der Koppelstellung gegenüber der Aufnahme (23) verdrehbar angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11.